火電廠防止給煤機控制回路電源瞬時失電的優化措施

寧夏棗泉發電有限責任公司 孫 巖 陳 昊

寧夏棗泉發電有限責任公司現有兩臺660MW 超超臨界機組，每臺機組配置六臺CS2024型電子稱重式給煤機，由上海發電設備成套設計研究院提供，每臺給煤機同步配置低電壓穿越裝置。2019年12月11日，#2機組負荷515MW，磨煤機A、B、C、D、E 運行，總燃料量258t/h。機組運行中因UPS A 段饋線柜內“#2機熱控UPS 電源柜電源一”空開ZK5脫扣，電源丟失，引起#2機熱控UPS 電源柜供電電源切換，切換過程中所有給煤機控制回路瞬時失電，給煤機運行信號消失，鍋爐失去全部燃料保護跳閘。

國內大型火電廠主要使用STOCK 型或類似原理的給煤機，很多電廠已為變頻器電源配置低電壓穿越裝置，但發生控制回路瞬時失電時，給煤機仍會跳閘無法自啟，STOCK 型或類似原理的給煤機均存在此類問題，本文從故障發生的原因及解決問題的方案上進行詳細的剖析。

1 故障原因分析

1.1 機組MFT 原因分析

STOCK 給煤機電氣回路圖見圖1所示，給煤機變頻器動力電源由MCC 段送來的一路三相380VAC 電源，給煤機控制回路電源取自熱控UPS電源柜。六臺給煤機控制回路電源均取自熱控UPS電源柜，熱控UPS 電源柜兩路進線總電源分別取自UPS A 段饋線柜和UPS B 段饋線柜，經雙電源切換裝置（GE Entell-Switch250）后為六臺給煤機控制回路供電，如圖1所示。

經檢查UPS A 段饋線柜斷路器ZK5故障脫扣，導致#2機組熱控UPS 電源柜雙電源切換裝置啟動，切換過程中給煤機控制回路電源瞬時失電，五臺運行給煤機運行信號消失，鍋爐失去全部燃料。失去全部燃料MFT 邏輯判斷為：任一油層投運或磨煤機運行記憶、鍋爐失去所有油燃料及鍋爐失去所有煤燃料條件同時滿足。失去所有煤燃料條件為六套制粉系統磨煤機停運或給煤機運行信號消失，邏輯圖如圖2所示。

圖1 給煤機控制電源分配圖

圖2 A 磨組停運邏輯圖（其他磨組同A 磨）

1.2 給煤機跳閘原因分析

經測試，熱控UPS 電源柜雙電源切換裝置GE Entell-Switch250故障切換時間約70ms，切換過程中電壓最低跌落至1.2V（圖3）。由于控制回路電源電壓最低跌落至1.2V，遠程啟動繼電器FS 在電壓瞬間跌落過程中無法自保持，導致給煤機變頻器啟動指令1ZJ 觸點斷開，給煤機跳閘（圖4）。

圖3 雙電源切換裝置切換時間及壓降測試結果

圖4 給煤機控制回路原理圖

2 防止給煤機控制回路電源瞬時失去的措施

為提高給煤機運行可靠性，從給煤機控制回路電源及DCS 邏輯兩方面入手，現分述如下：

合理配置給煤機控制電源。六臺給煤機控制回路電源均取自熱控UPS 電源柜，對六臺給煤機控制回路電源重新引接合理配置，將六臺給煤機控制回路電源由熱控UPS 電源柜改至A/B UPS 饋線柜，A、C、F 給煤機控制回路電源取自UPS A 段饋線屏,B、D、E 給煤機控制回路電源取自UPS B 段饋線屏。

給煤機控制回路中加裝延時斷開繼電器。通過在給煤機控制回路中增加延時繼電器，增加給煤機控制回路延時斷開功能，防止電壓瞬間跌落或控制信號抖動引起給煤機誤跳閘。在給煤機啟動回路中加入延時繼電器，設置延時斷開時間大于電源切換裝置的切換時間差，設置為2s，控制回路接線改造見圖5，即將BC 繼電器（新加裝的）與原有的FS進行并聯，將FS 繼電器常開觸點接入端子6（正端）與BC 繼電器A1端之間，將BC 繼電器的延時斷開節點15和18接入給煤機端子6與端子16之間。

圖5 改造后給煤機控制回路圖

給煤機控制回路中加裝小UPS 電源。在給煤機控制回路中加裝小UPS 電源，可有效解決給煤機控制電源受外界電源波動或失去的影響，提高給煤機控制回路的可靠性。但會出現另外的問題，給煤機控制電源使用UPS 供電時，當給煤機動力電源電壓低到變頻器不能工作時給煤機也將停止運行，由于此時控制電源正常，“變頻器電壓低”停運給煤機這一事件將被給煤機控制裝置認為是由于變頻器故障而停運的給煤機，給煤機控制裝置將記憶并保持這一故障狀況，不能及時遠方啟動給煤機[1]。

給煤機運行信號延時斷開功能。失去全部燃料MFT 邏輯判斷為：任一油層投運或磨煤機運行記憶、鍋爐失去所有油燃料及鍋爐失去所有煤燃料條件同時滿足。失去所有煤燃料條件為六套制粉系統磨煤機停運或給煤機運行信號消失，通過對給煤機“運行”信號加延時斷開邏輯功能塊，當控制回路電源瞬間失去，給煤機不會出現跳閘（圖6）。

圖6 磨組停運判斷邏輯圖

自動控制回路中防誤動措施。由于給煤機運行狀態和給煤量參與模擬量調節系統的運算邏輯，中速磨煤機內儲煤量在瞬間磨煤機輸出的煤粉變化不大，如果給煤機控制電源瞬間失去或波動使給煤機運行狀態和給煤量發生突變，將造成鍋爐主控指令的大幅度變化，影響鍋爐安全運行。為此，應對自動調節回路的相關邏輯進行修改。實際DCS 邏輯組態中，將參與煤量主控回路中的實際給煤量累積回路中，增加給煤機“運行”信號延時3s 斷開的邏輯功能塊，有效避免給煤機運行信號瞬時消失導致的自動控制功能異常。

3 結語

本文就火電廠發生控制回路瞬時失電造成給煤機無法自啟而全部停運的事件，分析給煤機全停導致鍋爐MFT 的原因，提出解決給煤機供電系統可靠性和有效的DCS 控制策略方面的解決方案，并通過實際試驗和使用驗證解決方案的可行性。給煤機控制系統可靠性得到顯著提高，使機組運行更加安全可靠，對使用同類型設備的兄弟單位具有借鑒意義。